近日，浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心成功獲得首批氧化鎵單晶襯底，這是繼去年獲得體塊氧化鎵單晶之后取得的又一個重要進展，標志著科創(chuàng)中心在材料加工領域具備高水平研究的能力。

浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心研制的氧化鎵單晶襯底

這批氧化鎵單晶襯底由科創(chuàng)中心先進半導體研究院半導體材料研究室研制，導電類型為半絕緣型，尺寸達到25.4 mm，厚度約800 μm，表面粗糙度小于0.5 nm，高分辨X射線搖擺曲線測試測得半高峰寬為47.5 arcsec，衍射峰均勻?qū)ΨQ，單晶質(zhì)量較好。以上關(guān)鍵技術(shù)指標已經(jīng)達到了領域內(nèi)的先進水平。

氧化鎵單晶襯底的高分辨X射線搖擺曲線測試結(jié)果

半導體材料是半導體器件的基石。半導體器件的應用幾乎遍布所有的電子制造業(yè)，從傳統(tǒng)的通信、消費電子、工業(yè)控制到新興的新能源、高速鐵路、航空航天等領域。硅材料是當前半導體器件最為常用的材料，但是其性能已經(jīng)逐漸達到理論極限，寬禁帶半導體（碳化硅，氮化鎵以及氧化鎵）具備制作更高性能器件的潛力。

 

“十四五”規(guī)劃綱要在提及集成電路產(chǎn)業(yè)時，更是明確指出要加強“碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體發(fā)展”。

寬禁帶半導體具備高頻、高效、高功率、耐高壓、耐高溫、抗輻射能力強等優(yōu)越性能，是支撐新一代移動通信、新能源汽車、高速軌道列車、能源互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的重點核心材料和電子元器件。

 

作為一種超寬禁帶半導體材料，氧化鎵（β-Ga2O3）禁帶寬度達到4.9 eV，大于碳化硅（3.3 eV）和氮化鎵（3.4 eV），擊穿場強達到8 MV/cm，使用氧化鎵制作的半導體器件可以更薄、更輕、更耐高壓。目前，基于氧化鎵的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)最高擊穿電壓可達到8000V。

 

隨著近年來晶體生長技術(shù)的突破性進展，氧化鎵逐漸成為國際上半導體領域的研究熱點。由于氧化鎵單晶的易解理特性，其晶體加工難度大，目前常規(guī)的硅單晶加工方法不完全適用于氧化鎵。因此，氧化鎵單晶襯底的加工需要進一步優(yōu)化切磨拋工藝。高性能半導體器件的制作離不開高質(zhì)量的襯底材料，科創(chuàng)中心先進半導體研究院的氧化鎵單晶襯底將為氧化鎵相關(guān)器件的研究提供有力的支持。

 

浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心先進半導體研究院（寬禁帶半導體材料與器件平臺）專注于寬禁帶半導體材料、器件和應用相關(guān)的研究。中國科學院楊德仁院士擔任平臺首席科學家，浙江大學盛況教授擔任研究院院長。

 

研究院以寬禁帶半導體材料、功率芯片的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化為核心，以封裝測試和應用技術(shù)作為服務支撐，重點突破寬禁帶半導體材料生長、寬禁帶半導體功率芯片的新型結(jié)構(gòu)設計、先進工藝技術(shù)開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，解決一批半導體領域的“卡脖子”技術(shù)難題，推動半導體材料、芯片、集成封測產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的快速發(fā)展，提高我國在寬禁帶半導體領域的國際競爭力和影響力。